(57)【要約】【課題】  センサユニットの識別が可能な全反射減衰を利用した測定装置にあって、小型化と低価格化とを図る。【解決手段】  プリズム１４の上面には、全反射条件を満たすように光が入射した際に、ＳＰＲ（表面プラズモン共鳴）を発生させる金属膜１３が形成されている。また、プリズム１４の上面の一端には、センサユニット１２の各々を識別する個体認識情報として製造番号が記録されたバーコード１８が設けられている。ＳＰＲ測定装置の測定機は、センサユニット１２が測定位置にきた際に、ＳＰＲ測定に用いる光源と検出器とによって、バーコード１８を読み込む。これにより、バーコードリーダなどを別途設ける必要がなくなり、装置の小型化と低価格化とを図ることができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面に薄膜層が形成された誘電体ブロックからなるセンサユニットに対して、全反射条件を満足するように光を照射する光源と、前記センサユニットからの反射光を受光して電気信号に光電変換する検出手段とを備えた全反射減衰を利用した測定装置において、
前記センサユニットに個体認識情報を表す識別符号を設け、
前記光源と前記検出手段とによって、前記識別符号を光学的に読み取ることを特徴とする全反射減衰を利用した測定装置。
【請求項２】
光学的に読み取った前記識別符号を、前記センサユニット毎の個体認識情報に復号する情報復号手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の全反射減衰を利用した測定装置。
【請求項３】
前記識別符号は、前記誘電体ブロックの前記薄膜層と同一面上に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の全反射減衰を利用した測定装置。
【請求項４】
前記識別符号は、バーコードであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の全反射減衰を利用した測定装置。
【請求項５】
前記個体認識情報には、前記センサユニットの製造番号が含まれることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の全反射減衰を利用した測定装置。
【請求項６】
一面に薄膜層が形成された誘電体ブロックからなるセンサユニットに対して、全反射条件を満足するように光を照射する光源と、前記センサユニットからの反射光を受光して電気信号に光電変換する検出手段とを備えた全反射減衰を利用した測定装置を用い、
前記センサユニットに設けられた、各々の個体認識情報を表す識別符号を、前記光源と前記検出手段とによって光学的に読み取り、
前記個体認識情報に復号することによって前記センサユニットを識別することを特徴とするセンサユニットの識別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面プラズモン共鳴などの全反射減衰を利用した測定装置に関し、詳しくは、この装置に用いられるセンサユニットの識別が可能な前記測定装置と、その識別方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タンパク質やＤＮＡなどの生化学物質間における相互作用の測定や、薬品のスクリーニングなどを行う際に、全反射減衰を利用して試料の反応を測定する測定装置が知られている。
【０００３】
このような全反射減衰を利用した測定装置の１つに、表面プラズモン共鳴（Surface Plasmon Resonance）現象を利用した測定装置（以下、ＳＰＲ測定装置と称す）がある。なお、表面プラズモンとは、金属中の自由電子が集団的に振動することによって生じ、その金属の表面に沿って進む自由電子の粗密波である。
【０００４】
例えば、特許文献１などで知られるＫｒｅｔｓｃｈｍａｎｎ配置を採用したＳＰＲ測定装置では、透明な誘電体（以下、プリズムと称す）上に形成された金属膜の表面をセンサ面として、このセンサ面上で試料を反応させた後、プリズムを介してセンサ面の裏面側から全反射条件を満たすように金属膜を照射し、その反射光を測定している。
【０００５】
全反射条件を満たすように金属膜に照射された光のうち、エバネッセント波と呼ばれるわずかな光は、反射せずに金属膜内を透過してセンサ面側に染み出す。この際、エバネッセント波の振動数と表面プラズモンの振動数とが一致するとＳＰＲが発生し、反射光の強度を大きく減衰させる。ＳＰＲ測定装置は、この反射光の減衰を捉えることにより、センサ面上の試料の反応状況を測定する。
【０００６】
ところで、上述のようなＳＰＲ測定装置を用いて、例えば、タンパク質やＤＮＡなどといった生体試料の相互作用などを測定する際には、金属膜上に形成されたリンカー膜と呼ばれる試料の固定基にリガンドを固定させた後、このリガンドにアナライトを接触させてこれらの相互作用を測定するのであるが、リガンドの固定には少なくとも１時間程度という長い時間を必要とする。
【０００７】
このため、特許文献１に記載されたＳＰＲ測定装置では、前記プリズムなどをユニット化したセンサユニットを、ターンテーブル上に複数並べて、このターンテーブルを回転させながら、リガンドの固定や測定を同時並行的に行っていくことにより、複数の試料の測定を効率よく行うようにしている。
【０００８】
さらに、このＳＰＲ測定装置では、シリアルナンバーを記録したバーコードを各センサユニットに取り付け、リガンドの固定や測定を行う前に、装置本体に接続されたバーコード読取機で、このバーコードを読み取っている。複数のセンサユニットを同時並行処理した場合、各センサユニットの対応関係を正確に把握することが難しくなり、例えば、接触させるべきアナライトを間違えてしまったり、測定結果を他のセンサユニットの結果と取り違えてしまうなどといった問題が起こり得る。特許文献１記載のＳＰＲ測定装置では、上述のようにバーコードに記録されたシリアルナンバーを読み込み、このシリアルナンバーで各センサユニットを識別することにより、これらの問題の発生を防止している。
【特許文献１】特開２００１−３３０５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１記載のＳＰＲ測定装置のようにバーコード読取機を設けると、この読取機の分だけ装置が大型かつ高額になってしまうという問題が発生する。
【００１０】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、センサユニットの識別が可能な全反射減衰を利用した測定装置にあって、小型化と低価格化とを図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を達成するため、本発明の全反射減衰を利用した測定装置は、一面に薄膜層が形成された誘電体ブロックからなるセンサユニットに対して、全反射条件を満足するように光を照射する光源と、前記センサユニットからの反射光を受光して電気信号に光電変換する検出手段とを備え、前記センサユニットに個体認識情報を表す識別符号を設けて、前記光源と前記検出手段とによって、前記識別符号を光学的に読み取ることを特徴とする。
【００１２】
なお、光学的に読み取った前記識別符号を、前記センサユニット毎の個体認識情報に復号する情報復号手段を設けることが好ましい。
【００１３】
また、前記識別符号は、前記誘電体ブロックの前記薄膜層と同一面上に設けられていることが好ましく、この識別符号は、バーコードであることが好適である。
【００１４】
さらに、前記個体認識情報には、前記センサユニットの製造番号が含まれていることが好ましい。
【００１５】
なお、本発明のセンサユニットの識別方法は、前記センサユニットに設けられた、各々の個体認識情報を表す識別符号を、前記光源と前記検出手段とによって光学的に読み取り、前記個体認識情報に復号することによって前記センサユニットを識別することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の全反射減衰を利用した測定装置によれば、センサユニットに設けられた個体認識情報を表す識別符号を、測定に用いる光源と検出手段とによって光学的に読み取るようにしたので、識別符号を読み取る手段を別途設ける必要がなく、装置の小型化と低価格化とを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、全反射減衰を利用した測定装置としてのＳＰＲ測定装置２の概略構成を示すブロック図である。ＳＰＲ測定装置２は、リガンドの固定（固定工程）を行う固定機４と、固定化したリガンドにアナライトを加えて両者の反応状況を測定（測定工程）する測定機６と、この測定機６によって得られたデータの解析（データ解析工程）を行うデータ解析機８とから構成されている。また、固定工程と測定工程とは、別体となったセンサユニット１２に対して行われ、複数の試料の測定が円滑に行われるようにされている。
【００１８】
図２は、センサユニット１２の概略構成を示す分解斜視図である。センサユニット１２は、上面に金属膜（薄膜層）１３が形成されたプリズム（誘電体ブロック）１４と、金属膜１３に液体を送液する流路１６が形成された流路部材４１と、プリズム１４の上面と流路部材４１の底面とを圧接させた状態で保持する保持部材４２と、この保持部材４２の上方に配置される蓋部材４３とから構成されている。
【００１９】
流路部材４１は、長尺状に成型されており、その長手方向に沿って３つの流路１６が設けられている。流路１６は、略Ｕ字型に屈曲された送液管であり、液体を注入する注入口１６ａと、それを排出する排出口１６ｂとを有している。流路１６の管径は約１ｍｍ程度であり、注入口１６ａと排出口１６ｂとの間隔は、約１０ｍｍ程度である。また、流路１６の底部は開放されており、この開放部位は、プリズム１４と圧接した際に、金属膜１３によって覆われて密閉される。以下、金属膜１３のうち、この開放部位で囲まれた部分（図３参照）を、センサセル１７と称す。
【００２０】
流路部材４１は、金属膜１３との密着性を高めるため、例えば、ゴムやＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）などの弾性材料で成型されている。これにより、流路部材４１は、プリズム１４の上面と圧接された際に、弾性変形して金属膜１３との接触面の隙間を埋め、各流路１６の開放された底部をプリズム１４とともに水密に覆う。なお、本例では、流路１６の数が３つの例を説明したが、流路１６の数は、３つに限らず、１つ又は２つであってもよいし、４つ以上でもよい。
【００２１】
プリズム１４の上面には、各流路１６と対面する短冊状の金属膜１３が、例えば、蒸着によって形成される。この金属膜１３には、例えば、金や銀が用いられ、その膜厚は、例えば、５０ｎｍである。なお、この膜厚は、金属膜１３の素材や、照射される光の波長などに応じて適宜選択される。
【００２２】
金属膜１３上の各流路１６に対応する位置（センサセル１７内）には、リガンドを固定させるためのリンカー膜２２が形成されている。以下、金属膜１３のうち、リンカー膜２２が形成された側の面をセンサ面１３ａ、この裏面（プリズム１４に接触している面）を光入射面１３ｂと称す。プリズム１４は、入射した光を光入射面１３ｂに向けて集光するものであり、金属膜１３は、全反射条件を満たすように光入射面１３ｂに光が入射した際に、センサ面１３ａでＳＰＲを発生させる。
【００２３】
プリズム１４の長辺側の両側面には、保持部材４２の係合部４２ａと係合する係合爪１４ａが設けられている。これらの係合により、流路部材４１が保持部材４２とプリズム１４とによって挟み込まれ、その底面とプリズム１４の上面とが圧接した状態で保持される。さらに、プリズム１４の両端部には、突部１４ｂが設けられている。後述するように、センサユニット１２は、ホルダ５２（図４参照）に収納された状態で、固定が行われる。突部１４ｂは、ホルダ５２と係合することによって、センサユニット１２をホルダ５２内の所定の収納位置に位置決めする。
【００２４】
なお、プリズム１４には、例えば、ホウケイクラウン（ＢＫ７）やバリウムクラウン（Ｂａｋ４）などに代表される光学ガラスや、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、非晶性ポリオレフィン（ＡＰＯ）などに代表される光学プラスチックなどを用いることができる。
【００２５】
また、プリズム１４の上面の一端には、センサユニット１２の各々を識別する個体認識情報として製造番号が記録されたバーコード（識別符号）１８が設けられている。このバーコード１８は、例えば、金属膜１３を蒸着で製膜する際に、マスキングでパターンを形成したり、プリズム１４を成型する際に、金型で凹凸状のパターンを形成したり、インクなどでパターンをマーキングすることによって設けられる。また、プリズム１４の上面に一段凹まされた凹面を形成して、そこにバーコード１８が記録されたシールを貼り付けるようにしてもよい。
【００２６】
保持部材４２の上面には、各流路１６の注入口１６ａ及び排出口１６ｂに対応する位置に、ピペットなどの送液手段の先端部を進入させる受け入れ口４２ｂが形成されている。これらの受け入れ口４２ｂは、ピペットから吐出された液体が各注入口１６ａに導かれるように漏斗状に形成されている。また、各受け入れ口４２ｂは、保持部材４２が流路部材４１を挟み込んでプリズム１４と係合した際に、それぞれの注入口１６ａ及び排出口１６ｂと当接して、流路１６と連結する。
【００２７】
また、各受け入れ口４２ｂの両脇には、円柱状のボス４２ｃが設けられている。これらのボス４２ｃは、蓋部材４３に形成された穴４３ａと嵌合して、蓋部材４３を位置決めする。蓋部材４３は、各受け入れ口４２ｂ及び各ボス４２ｃに対応する位置に穴が空けられた両面テープ４４によって、保持部材４２の上面に貼り付けられる。
【００２８】
蓋部材４３は、流路１６に通じる受け入れ口４２ｂを覆うことで、流路１６内に注入された液体の蒸発を防止する。この蓋部材４３は、例えば、ゴムやプラスチックなどの弾性材料で形成されており、各受け入れ口４２ｂに対応する位置には、十字型のスリット４３ｂが形成されている。これにより、蓋部材４３は、スリット４３ｂを弾性変形させてピペットの挿入を可能にするとともに、ピペットが抜かれた状態では初期状態を保持して受け入れ口４２ｂを塞ぐ。
【００２９】
図３に示すように、金属膜１３上に形成されたリンカー膜２２には、リガンドが固定されてアナライトとリガンドとの反応が生じる測定領域（以下、ａｃｔ領域と称す）２２ａと、リガンドが固定されず、ａｃｔ領域２２ａの信号測定に際しての参照信号を得るための参照領域（以下、ｒｅｆ領域と称す）２２ｂとが設けられている。このｒｅｆ領域２２ｂは、リンカー膜２２を製膜する際に形成される。その形成方法としては、例えば、リンカー膜２２に対して表面処理を施し、リンカー膜２２の半分程度の領域について、リガンドと結合する結合基を失活させることにより、リンカー膜２２の半分がａｃｔ領域２２ａとなり、残りの半分がｒｅｆ領域２２ｂとなる。
【００３０】
図４は、固定機４の構成を概略的に示す斜視図である。固定機４の土台となる筐体ベース５０の上には、複数のセンサユニット１２を載置する載置スペース５１が確保されている。センサユニット１２は、この載置スペース５１に載置された状態で固定工程の処理が施される。
【００３１】
センサユニット１２は、ホルダ５２に収納された状態で、載置スペース５１に載置される。ホルダ５２は、センサユニット１２を複数個（本例では、８個）収納できるようになっている。ホルダ５２には、センサユニット１２の突部１４ｂと嵌合して、センサユニット１２を位置決めするスリットが設けられている。また、ホルダ５２の底部には、センサユニット１２の両端部を支持する支持部を除いて、開口が形成されている。後述するように、測定工程においてセンサユニット１２をホルダ５２から取り出す場合には、この開口から押し上げ部材８１ａ（図５参照）を挿入して、センサユニット１２を押し上げる。
【００３２】
載置スペース５１には、ホルダ５２を、例えば、１０個並べて配置することができるようになっており、その数に応じた台座５３が設けられている。また、各台座５３には、ホルダ５２を位置決めするための位置決め用ボスが形成されている。
【００３３】
また、固定機４には、３組のピペット対１９を連装したピペットヘッド５４が設けられている。このピペットヘッド５４は、ホルダ５２を介して載置スペース５１に配列された各センサユニット１２にアクセスして、液体の注入や排出を行う。各ピペット対１９は、１対のピペット１９ａ、１９ｂ（図７参照）からなり、各ピペット１９ａ、１９ｂは、各センサユニット１２の注入口１６ａ、排出口１６ｂのそれぞれに挿入される。各ピペット１９ａ、１９ｂは、それぞれ流路１６への液体の注入と、流路１６からの吸い出しを行う機能とを備えており、一方が注入動作を行っているときには、他方が吸い出し動作を行うというように、互いに連動する。ピペットヘッド５４には、ピペット対１９が３組設けられているので、１つのセンサユニット１２に含まれる３つの流路１６に対して同時に液体を注入、もしくは排出を行うことができる。さらに、固定機４には、図示せぬコントローラが設けられている。ピペットヘッド５４の吸い込みや吐き出しの動作は、このコントローラによって制御され、吸い込み量や吐き出し量、及びタイミングなどが、ピペット対１９毎にそれぞれ決定される。
【００３４】
筐体ベース５０には、ピペットヘッド５４をＸ、Ｙ、Ｚの３方向に移動させるヘッド移動機構５６が設けられている。ヘッド移動機構５６は、例えば、搬送ベルト、プーリ、モータなどから構成される周知の移動機構であり、ピペットヘッド５４を上下させる昇降機構と、この昇降機構ごとピペットヘッド５４をＹ方向に移動自在に保持するガイドレール５８を含むＹ方向移動機構と、ガイドレール５８を両端で保持し、ガイドレール５８ごとピペットヘッド５４をＸ方向に移動させるＸ方向移動機構とからなる。ヘッド移動機構５６は、コントローラによって制御されており、コントローラは、このヘッド移動機構５６を駆動して、ピペットヘッド５４の上下左右前後の位置を制御する。
【００３５】
また、筐体ベース５０の上には、載置スペース５１の他に、流路１６に注入する種々の液体を保管する複数の液保管部６１と、ピペットチップ６２を保管するピペットチップ保管部６３と、ウエル状の複数の升がマトリクス配列されたウエルプレート６４とが設けられている。
【００３６】
液保管部６１の数は、例えば、リガンド溶液、洗浄液、固定用バッファ液、乾燥防止液、活性化液、ブロッキング液などの使用する液体の種類に応じて決められる。各液保管部６１には、６個の挿入口が直線状に設けられている。この挿入口の数、及び配列ピッチは、ピペットヘッド５４のピペットの数と配列ピッチに応じて決定される。ピペットヘッド５４が流路１６へ液体を注入する場合には、各液保管部６１にアクセスして所望の液体を吸い込んだ後、載置スペース５１に移動して各流路１６に注入する。
【００３７】
ピペットチップ保管部６３に保管されたピペットチップ６２は、各ピペット１９ａ、１９ｂの先端部に交換可能に取り付けられる。ピペットチップ６２は、液体と直接接触するので、このピペットチップ６２を介して異種の液体が混合しないように、使用する液体毎に交換される。各ピペット１９ａ、１９ｂには、ピペットチップ６２のピックアップとリリースとを行う機構が組み込まれており、ピペットチップ６２の交換が自動的に行われるようになっている。ピペットヘッド５４は、ピペットチップ６２の交換を行う際に、まず、使用済みのピペットチップ６２を図示せぬ廃却部でリリースし、この後、ピペットチップ保管部６３にアクセスして未使用のピペットチップ６２をピックアップする。
【００３８】
ウエルプレート６４は、各ピペット１９ａ、１９ｂが吸い上げた液体を一時的に保管したり、複数種類の液体を混合させて混合液を調合する際などに用いられる。
【００３９】
また、固定機４が固定工程を行う際には、筐体ベース５０がカバーによって覆われて、載置スペース５１を含む固定機４の内部が遮蔽される。センサユニット１２は、リガンドの固定化が完了するまでの間、載置スペース５１上で所定の時間保管される。この際、固定化の進行度合いは、温度によって左右される。そのため、固定機４は、固定化を行っている間、図示せぬ温度調節器によって内部温度を所定の温度に保つ。なお、設定される温度や静置時間などは、固定するリガンドの種類などに応じて適宜決められる。
【００４０】
図５は、測定機６の構成を概略的に示す斜視図である。測定機６は、ホルダ搬送機構７１、ピックアップ機構７２、ヘッド移動機構７３、測定ステージ７４からなり、これらの各部は、筐体７５に収容されている。ホルダ搬送機構７１は、搬送ベルト７６と、この搬送ベルト７６に取り付けられたキャリッジ７７と、このキャリッジ７７に取り付けられた、ホルダ５２を載置するプレート７８とから構成されている。ホルダ搬送機構７１は、ホルダ５２が載置されたプレート７８をＸ方向に移動させることにより、ホルダ５２に収納された各センサユニット１２を、ピックアップ機構７２がピックアップするピックアップ位置に運ぶ。
【００４１】
ピックアップ機構７２は、ホルダ５２からセンサユニット１２をピックアップする機構であり、ホルダ５２に収納されたセンサユニット１２を下方から上方に向けて押し上げる押し上げ機構８１と、この押し上げ機構８１によってホルダ５２の上方に押し上げられたセンサユニット１２を両脇から挟み込んで把持するハンドリングヘッド８２とから構成されている。上述したとおり、ホルダ５２の底部には開口が設けられており、プレート７８は、この開口を露呈させるように枠上に成形されている。押し上げ機構８１は、プレート７８を介してホルダ５２の開口へ進入し、センサユニット１２の底面と当接して、これを押し上げる押し上げ部材８１ａと、この押し上げ部材８１ａを駆動して上下に昇降させる押し上げ部材駆動機構８１ｂとからなる。
【００４２】
ハンドリングヘッド８２には、センサユニット１２を挟み込む一対の爪が設けられており、この爪でセンサユニット１２を把持する。ハンドリングヘッド８２は、ヘッド本体８２ａがナット８４を介してボールネジ８６に取り付けられており、ホルダ５２の上方のピックアップ位置と測定ステージ７４との間で移動自在に設けられている。ハンドリングヘッド８２は、ピックアップ位置でセンサユニット１２を把持し、その状態でＹ方向に移動して、センサユニット１２を測定ステージ７４に運ぶ。また、測定が終了した後、ピックアップ位置に戻ってセンサユニット１２をリリースし、測定済みのセンサユニット１２をホルダ５２に戻す。
【００４３】
測定ステージ７４には、センサユニット１２が配置される位置の下方に、照明部３２と検出器（検出手段）３３とからなる測定部３１が設けられている。センサユニット１２は、複数のセンサセル１７を有しており、測定はセンサセル１７毎に行われる。ハンドリングヘッド８２は、センサユニット１２を各センサセル１７の配列ピッチでＹ方向に移動させることにより、各センサセル１７を、照明部３２の光路上の測定位置に順次進入させる。なお、この図、及び図３に示すように、センサユニット１２に照射される入射光線及びセンサ面１３ａで反射する反射光線の向きと、各センサセル１７の配列方向、すなわち、各流路１６水平部分の流れ方向とが直交するように、照明部３２及び検出器３３が配置される。
【００４４】
リガンドとアナライトの反応状況は、共鳴角（センサ面１３ａに対して照射された光の入射角）の変化として表れる。照明部３２は、例えば、光源３４と、集光レンズ、拡散板、偏光板などからなる光学系３６とから構成（図７参照）され、配置位置及び設置角度は、照明光の入射角が全反射条件を満足するように調整される。
【００４５】
光源３４としては、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ＬＤ（Laser Diode）、ＳＬＤ（Super Luminescent Diode）などの発光素子が用いられる。光源３４は、こうした発光素子を１個使用し、この単一光源から各光入射面１３ｂに向けて光を照射する。拡散板は、光源３４からの光を拡散して、発光面内の光量ムラを抑える。偏光板は、照射光のうちＳＰＲを生じさせるｐ偏光（入射面に平行な振動電場を持つ直線偏光）のみを通過させる。なお、ＬＤを使用する場合など、光源３４が発する照射光自体の偏光の向きが揃っている場合には、偏光板は不要である。また、偏光が揃っている光源を使用した場合でも、拡散板を通過したことによって偏光の向きが不揃いになってしまう場合には、偏光板を使用して偏光の向きを揃える。こうして拡散及び偏光された光は、集光レンズによって集光されてプリズム１４に照射される。これにより、光強度にバラツキがなく様々な入射角を持つ光を光入射面１３ｂに入射させることができる。
【００４６】
検出器３３は、光入射面１３ｂで反射する光を受光して、その光強度に応じたレベルの電気信号を出力する。光入射面１３ｂには、様々な角度の光が入射するので、光入射面１３ｂでは、それらの光が、それぞれの入射角に応じた反射角で反射する。検出器３３は、これらの様々な反射角の光を受光する。この検出器３３には、例えば、ＣＣＤエリアセンサやフォトダイオードアレイが用いられ、光入射面１３ｂにおいて様々な反射角で反射する反射光を受光して光電変換し、それをＳＰＲ信号としてデータ解析機８に出力する。
【００４７】
また、図３に示すように、リンカー膜２２の上には、ａｃｔ領域２２ａとｒｅｆ領域２２ｂとが形成されている。検出器３３は、ａｃｔ領域２２ａに対応するＳＰＲ信号をａｃｔ信号として出力し、ｒｅｆ領域２２ｂに対応するＳＰＲ信号をｒｅｆ信号として出力する。
【００４８】
測定ステージの傍らには、アナライト溶液を保管するウエルプレート８８が載置されている。例えば、このウエルプレート８８の各ウエルには、異なる種類のアナライト溶液が収容されている。
【００４９】
測定機６には、固定機４のピペット対１９と同様の機能を有するピペット対２６が設けられており、センサユニット１２の各注入口１６ａから流路１６へ各種の液体を注入する。ヘッド移動機構７３は、このピペット対２６を有するピペットヘッド８７を、Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向に移動させながら、ピペットヘッド８７を、測定位置にあるセンサユニット１２と、ウエルプレート８８とに運ぶ。ヘッド移動機構７３は、固定機４のヘッド移動機構５６とほぼ同様の構成である。ピペットヘッド８７は、測定対象となるセンサセル１７にアクセスして、液体の注入及び排出を行う。なお、ピペットヘッド８７は、測定対象となる特定のセンサセル１７に対して液体の注入及び排出を行うものであるから、固定機４のピペットヘッド５４とは異なり、ピペット対２６が１組だけ設けられている。また、図示は省略したが、測定機６には、ピペット対２６がアクセス可能な位置に、測定用バッファ液や洗浄液を収容するウエルプレートや、交換用のピペットチップを保管するピペットチップ保管部などが設けられている。
【００５０】
また、測定機６は、ハンドリングヘッド８２を駆動して各センサセル１７を光路上の測定位置に進入させる際に、各センサセル１７に先立って、センサユニット１２の一端に設けられたバーコード１８を測定位置に進入させる。なお、バーコード１８や各センサセル１７の位置決め方法は、例えば、光学センサや磁気センサ、さらには機械式スイッチなどの検出手段で位置検出を行うものでもよいし、ハンドリングヘッド８２を駆動するモータの回転数で位置決めするものでもよい。
【００５１】
バーコード１８を測定位置に進入させた測定機６は、照明部３２と検出器３３とによってバーコード１８のパターンを光学的に読み取る。検出器３３は、受光して光電変換したバーコード１８を表す信号を、個体認識信号としてデータ解析機８に出力する。
【００５２】
図６は、データ解析機８の構成を概略的に示すブロック図である。データ解析機８は、例えば、入力装置９１、ＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニット）９２、ＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ）９３、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）９４、モニタ９５、ＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）９６、通信Ｉ／Ｆ９７、信号処理部９８、デコーダ９９などから構成されている。入力装置９１は、例えば、キーボードやマウスなどであって、ユーザからの指示をデータ解析機８に入力する。ＣＰＵ９２は、データ解析機８の各部を統括的に制御する。ＲＯＭ９３には、制御用プログラムや各種の設定データなどが記憶されている。ＲＡＭ９４は、ＣＰＵ９２や信号処理部９８が演算を行う際などに作業用メモリとして使用される。ＨＤＤ９６は、周知のデータストレージデバイスであり、このＨＤＤ９６には、制御用プログラムやデータ解析プログラムなどの各種のプログラムが格納されている。また、ＨＤＤ９６には、測定機６によって測定された各種の測定データが記録される。通信Ｉ／Ｆ９７は、検出器３３から出力されたＳＰＲ信号や個体認識信号を受信する。信号処理部９８は、取得したＳＰＲ信号に基づいてデータ解析を行う。モニタ９５は、検出したＳＰＲ信号や、それに基づく解析結果などを表示する。
【００５３】
ＲＯＭ９３、又はＨＤＤ９６には、バーコード１８に対応した、例えば、ＥＡＮ(European Article Number)、ＪＡＮ（Japanese Article Number）、ＮＷ７(Narrow Wide 7)、ＩＴＦ(Iinterleaved 2 of 5)、ＣＯＤＥ３９などのコードが、予め記憶されている。情報復号手段としてのデコーダ９９は、記憶されたコードに基づく所定のアルゴリズムで、取得した個体認識信号からセンサユニット１２毎の製造番号に復号することにより、各センサユニット１２を識別する。また、デコーダ９９は、復号した製造番号をモニタ９５に表示する。
【００５４】
また、ＨＤＤ９６には、例えば、表１に示すようなセンサ管理ファイルが記憶されている。このセンサ管理ファイルは、バーコード１８に記録されたセンサユニット１２毎の製造番号に基づいて、各センサセル１７を一括管理するためのものである。本例のセンサユニット１２には、３つのセンサセル１７が設けられているので、表１のセルＮｏ．は、センサユニット１２の製造番号と、各センサセル１７を表すダッシュナンバーとの組み合わせで構成されている。センサ管理ファイルは、このセルＮｏ．に、例えば、固定したリガンドの種類やアナライトの種類、測定結果や解析結果を保存した電子ファイルの名称などを対応付けて記憶することにより、各センサセル１７を一括管理する。なお、このセンサ管理ファイルは、記憶すべき各項目の工程が終わった際に、自動で記録されるものでもよいし、入力装置９１を介して手動で記録されるものでもよい。
【００５５】
【表１】
2006189397.tif 000003
【００５６】
次に、図７に示す説明図を用いて、上記構成によるＳＰＲ測定装置２のＳＰＲ測定方法について説明する。
【００５７】
リンカー膜２２にリガンドを固定する固定工程は、ホルダ５２を介してセンサユニット１２を固定機４の載置スペース５１に載置した状態で行われる。固定機４は、ユーザからの固定開始指示に応じてヘッド移動機構５６を駆動し、ピペット対１９を用いて、リガンド２１ａを溶媒に溶かしたリガンド溶液２１を、注入口１６ａから注入する。
【００５８】
固定機４は、リガンド溶液２１を注入するリガンド固定化処理を行う前の前処理として、まず、リンカー膜２２に対して固定用バッファ液を送液してリンカー膜２２を湿らせた後、リンカー膜２２にリガンドが結合しやすくするリンカー膜２２の活性化処理を施す。例えば、アミンカップリング法では、リンカー膜２２としてカルボキシメチルデキストランが使用され、リガンド内のアミノ基をこのデキストランに直接共有結合させる。この場合の活性化液としては、Ｎ’−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドヒドロクロリド（ＥＤＣ）と、Ｎ−ヒドロキシコハク酸イミド（ＮＨＳ）との混合液が使用される。固定機４は、この活性化処理の後、固定用バッファ液によって流路１６を洗浄する。
【００５９】
なお、固定用バッファ液や、リガンド溶液２１の溶媒（希釈液）としては、例えば、各種のバッファ液（緩衝液）の他、生理的食塩水に代表される生理的塩類溶液や、純水などが使用される。これらの各液の種類、ｐＨ値、混合物の種類及びその濃度などは、リガンド２１ａの種類に応じて適宜決められる。例えば、リガンド２１ａとして生体試料を使用する場合には、ｐＨを中性付近に調整した生理的食塩水が用いられる場合が多い。しかし、上記アミンカップリング法では、リンカー膜２２が、カルボキシメチルデキストランにより負（マイナス）に帯電するので、このリンカー膜２２と結合しやすいようにタンパク質を陽（プラス）に帯電させるため、生理的とはいえない高濃度のリン酸塩を含む緩衝作用の強いリン酸緩衝溶液（ＰＢＳ：phosphatic-buffered，saline）などが使用される場合もある。
【００６０】
固定機４は、こうした活性化処理及び洗浄を行った後、流路１６にリガンド溶液２１を注入して、リガンド固定化処理を行う。リガンド溶液２１が流路１６へ注入されると、溶液中に拡散しているリガンド２１ａが沈殿してリンカー膜２２に徐々に堆積する。これにより、接触したリガンド２１ａがリンカー膜２２と結合し、リンカー膜２２上にリガンド２１ａが固定される。なお、固定化には、通常１時間程度かかり、この間、センサユニット１２は、温度などの環境条件が所定の条件に設定された状態で保管される。また、固定化が進んでいる間、流路１６内のリガンド溶液２１を静置しておいてもよいが、流路１６内のリガンド溶液２１を攪拌して流動させるようにしてもよい。こうすることで、リガンド２１ａとリンカー膜２２との結合が促進され、リガンド２１ａの固定量を増加させることができる。
【００６１】
固定機４は、リンカー膜２２へのリガンド２１ａの固定化が完了すると、リガンド溶液２１をピペット１９ｂによって吸い出して流路１６から排出させた後、流路１６に洗浄液を注入して固定化が完了したリンカー膜２２の洗浄を行う。また、固定機４は、必要に応じてブロッキング液を注入し、リガンド２１ａと結合しなかったリンカー膜２２の反応基を失活させるブロッキング処理を行う。ブロッキング液としては、例えば、エタノールアミン−ヒドロクロライドが使用される。このブロッキング処理を行った場合には、再び流路１６が洗浄される。最終的な洗浄を行った後、固定機４は、流路１６に乾燥防止液を注入する。センサユニット１２は、リンカー膜２２が乾燥防止液に浸された状態で測定までの間、載置スペース５１や他の保管場所に保管される。
【００６２】
測定工程は、センサユニット１２をホルダ５２ごと測定機６のプレート７８に載置した状態から始まる。測定機６は、ユーザからの測定開始指示に応じてプレート７８をピックアップ位置に移動させるとともに、ピックアップ機構７２を駆動して、所定のセンサユニット１２を測定ステージ７４に運ぶ。
【００６３】
測定ステージ７４にセンサユニット１２を運んだ測定機６は、ヘッド移動機構７３を駆動して、まず、流路１６に測定用バッファ液を注入する。この後、アナライトを溶媒に溶かしたアナライト溶液２７を注入し、その後、再び測定用バッファ液を注入する。なお、最初に測定用バッファ液を注入する前に、一度流路１６の洗浄を行うようにしてもよい。検出器３３によるデータの読み取りは、基準となる信号レベルを検出するために、最初に測定用バッファ液を注入した直後から開始され、アナライト溶液２７を注入した後、再び測定用バッファ液が注入されるまでの間行われる。これにより、基準レベルの検出、アナライトとリガンドとの反応状況、結合したアナライトとリガンドとの測定用バッファ液注入による脱離までのＳＰＲ信号を測定することができる。
【００６４】
測定用バッファ液や、アナライト溶液２７の溶媒（希釈液）としては、例えば、各種のバッファ液（緩衝液）の他、生理的食塩水に代表される生理的塩類溶液や、純水などが使用される。これらの各液の種類、ｐＨ値、混合物の種類及びその濃度などは、リガンドやアナライトの種類に応じて適宜決められる。例えば、アナライトを溶けやすくするために、生理的食塩水にＤＭＳＯ（ジメチル−スルホ−オキシド）を含ませてもよい。このＤＭＳＯは、信号レベルに大きく影響する。上述したとおり測定用バッファ液は、基準レベルの検出に用いられるので、アナライト溶液２７中にＤＭＳＯが含まれる場合には、そのＤＭＳＯ濃度と同程度のＤＭＳＯ濃度を有する測定用バッファ液使用することが好ましい。
【００６５】
なお、アナライト溶液２７は、長時間（例えば、１年）保管されることも多く、そうした場合には、経時変化によって初期のＤＭＳＯ濃度と測定時のＤＭＳＯ濃度との間に濃度差が生じてしまう場合がある。厳密な測定を行う必要がある場合には、こうした濃度差をアナライト溶液２７を注入したときのｒｅｆ信号のレベルから推定し、測定データに対して補正（ＤＭＳＯ濃度補正）を行うことが好ましい。
【００６６】
ＤＭＳＯ濃度補正のための補正データは、アナライト溶液２７を注入する前に、ＤＭＳＯ濃度が異なる複数種類の測定用バッファ液を流路１６に注入して、このときのＤＭＳＯ濃度変化に応じたｒｅｆ信号のレベルとａｃｔ信号のレベルの、それぞれの変化量を調べることにより求められる。
【００６７】
リガンドとアナライトとの反応状況は、検出器３３の受光面内における反射光の減衰位置の推移として表れる。例えば、アナライトがリガンドと接触する前後では、センサ面１３ａ上の屈折率が異なり、ＳＰＲが発生する共鳴角が異なる。そして、アナライトがリガンドと接触して反応を開始すると、それに応じて反射光の共鳴角が変化を開始し、受光面内における反射光の減衰位置が移動し始める。測定機６は、こうして得た試料の反応状況を表すＳＰＲ信号を、データ解析機８に出力する。
【００６８】
なお、図７では、測定機６の構成が明確になるように、便宜的に光入射面１３ｂへの入射光線及びそこで反射する反射光線の向きが、流路１６内を流れる液体の方向と平行になるように、照明部３２と検出器３３とが配置されているが、図３及び図５に示すように、実際には、入射光線及び反射光線の向きが、液体の流れる方向と直交する方向（紙面に直交する方向）に照射されるように、照明部３２と検出部３３とが配置される。但し、測定部３１を、この図７に示すように配置して測定を行っても、何ら問題はない。
【００６９】
データ解析工程では、測定機６で得たＳＰＲ信号をデータ解析機８で解析して、アナライトの特性を定量分析する。データ解析機８は、通信Ｉ／Ｆ９７を介して検出器３３からＳＰＲ信号を受け取り、このＳＰＲ信号を信号処理部９８に送る。
【００７０】
信号処理部９８は、ＲＯＭ９３やＨＤＤ９６に記憶されたデータ解析プログラムに基づき、測定機６が得たａｃｔ信号とｒｅｆ信号との差や比を求めてデータ解析を行う。例えば、ａｃｔ信号とｒｅｆ信号との差分データを求め、この差分データを測定データとし、これに基づいて解析を行う。こうすることで、センサユニット１２やリンカー膜２２などの個体差や、装置の機械的な変動や、液体の温度変化などといった外乱に起因するノイズをキャンセルすることが可能となり、Ｓ／Ｎ比の良好な精度の高い測定を行うことができる。また、信号処理部９８は、解析結果をモニタ９５に表示するとともに、ＨＤＤ９６に記録する。
【００７１】
次に、図８に示すフローチャートを用いて、本発明のＳＰＲ測定装置２の作用について説明する。
【００７２】
センサユニット１２は、ホルダ５２に嵌め込まれた状態で、固定機４の載置スペース５１に載置される。この際、例えば、センサユニット１２を梱包する箱に記載された製造番号を目視したり、ハンディタイプのバーコードリーダ（図示せず）でバーコード１８を読み取ることにより、センサユニット１２の製造番号を取得する。なお、専用のバーコードリーダを固定機４に設けて、ホルダ５２を載置した際に、自動でバーコード１８を読み取るようにしてもよい。また、製造番号を取得したセンサユニット１２を、載置スペース５１のどの位置にセットしたかを、例えば、前述のセンサ管理ファイルに対応付けて記録したり、固定機４のコントローラに登録したりしておくことが好ましい。
【００７３】
センサユニット１２がセットされた固定機４は、ユーザからの固定開始指示に応じて、各センサセル１７に固定工程を施す。センサユニット１２の製造番号は既知であるから、ユーザは、この固定工程において各リンカー膜２２に固定させたリガンドの種類を、センサ管理ファイルに記録する。
【００７４】
リガンドの固定化が完了したセンサユニット１２は、ホルダ５２ごと測定機６に移動して、プレート７８に載置される。プレート７８にセンサユニット１２が載置された測定機６は、ユーザからの測定開始指示に応じてプレート７８をピックアップ位置に移動させるとともに、ピックアップ機構７２を駆動して、センサユニット１２を測定ステージ７４に運ぶ。
【００７５】
ピックアップ機構７２のハンドリングヘッド８２は、まず、バーコード１８を光路上の測定位置に進入させる。測定機６は、バーコード１８が測定位置にあることを確認した後、照明部３２と検出器３３とによってバーコード１８を光学的に読み取り、個体認識信号としてデータ解析機８に出力する。通信Ｉ／Ｆ９７を介して個体認識信号を受け取ったデータ解析機８は、この個体認識信号をデコーダ９９に送って製造番号に復号し、測定位置にあるセンサユニット１２を識別する。また、個体認識信号を復号したデータ解析機８は、復号した製造番号とセンサ管理ファイルとをモニタ９５に表示させる。
【００７６】
センサユニット１２の識別が完了すると、測定機６は、ハンドリングヘッド８２を駆動して各センサセル１７を順次測定位置に進入させていき、各センサセル１７の測定を行う。この際、ユーザは、モニタ９５に表示されている復号した製造番号を基に、センサ管理ファイルに記録されたセルＮｏ．を参照することにより、各リンカー膜２２に固定されたリガンドの種類を確認することができる。これにより、例えば、各センサセル１７に間違ったアナライトを注入してしまうことが防止される。
【００７７】
各センサセル１７の測定を行った測定機６は、それぞれのＳＰＲ信号をデータ解析機８に出力する。通信Ｉ／Ｆ９７を介してＳＰＲ信号を受け取ったデータ解析機８は、このＳＰＲ信号を信号処理部９８に送り、アナライトの特性を定量分析する。なお、注入したアナライトの種類や、測定結果や解析結果を保存した電子ファイルの名称なども、センサ管理ファイルに記録しておくことが好ましい。これにより、例えば、測定結果や解析結果を他のセンサユニット１２の結果と取り違えてしまうことが防止される。なお、これらの記録は、入力装置９１を介してユーザが手入力するものでもよいし、データ解析機８が自動で記録するものであってもよい。
【００７８】
このように、本実施形態のＳＰＲ測定装置２によれば、測定機６でセンサユニット１２の識別を行う際に、センサユニット１２の一端に設けられたバーコード１８を、照明部３２と検出器３３とによって光学的に読み取るようにしたので、バーコードリーダなどを別途設ける必要がなく、装置の小型化と低価格化とを図ることができる。
【００７９】
なお、上記実施形態では、３つのセンサセル１７を有するセンサユニット１２に、１つのバーコード１８を設けて、センサユニット１２の製造番号で各センサセル１７を管理するようにしているが、これに限ることなく、例えば、個体認識情報としてセンサセル１７のＩＤナンバーを記録したバーコード１８を、各センサセル１７のそれぞれに対応して設けるようにしてもよい。また、バーコード１８は、プリズム１４の上面に限ることなく、例えば、プリズム１４の長辺側の側面など、照明部３２と検出器３３とによって光学的に読み取り可能な位置であればよい。
【００８０】
また、上記実施形態では、識別符号としてバーコード１８を用いているが、これに限ることなく、照明部３２と検出器３３とによって光学的に読み取り可能なものであれば、例えば、文字や記号などであってもよい。
【００８１】
さらに、上記実施形態では、センサユニット１２をハンドリングヘッド８２で移動させ、ＬＥＤなどの単一光源から光を照射することによって、各センサセル１７やバーコード１８を個別に測定するようにしているが、例えば、図９に示すように、入射側凸レンズ１１０、及び入射側凹レンズ１１１で単一光源を扇形に広げた、いわゆるファンビームを用いて、各センサセル１７やバーコード１８を一度に測定するようにしてもよい。なお、反射光は、反射側凸レンズ１１２、及び反射側凹レンズ１１３によって、検出器３３に集光される。
【００８２】
この他、プリズム１４とほぼ同じ長さを有する、いわゆるライン照明を照明部３２に用いて、各センサセル１７やバーコード１８を一度に測定するようにしてもよいし、単一光源をポリゴンミラーなどで走査して測定を行うようにしてもよい。
【００８３】
なお、上記実施形態では、測定機６のピペットヘッド８７に１組のピペット対２６のみを設けているが、上述のように各センサセル１７やバーコード１８を一度に測定する際には、固定機４のピペットヘッド５４と同様に複数組のピペット対２６をピペットヘッド８７に設けて、１つのセンサユニット１２に含まれる複数の流路１６に対して同時に液体を注入、もしくは排出を行うことが好ましい。
【００８４】
また、上記実施形態では、全反射減衰を利用した測定装置の一例として、ＳＰＲ測定装置を示したが、全反射減衰を利用した測定装置としては、この他に、例えば、漏洩モードセンサが知られている。漏洩モードセンサは、誘電体と、この上に順に層設されたクラッド層と光導波層とによって構成された薄膜とからなり、この薄膜の一方の面がセンサ面となり、他方の面が光入射面となる。光入射面に全反射条件を満たすように光を入射させると、その一部が前記クラッド層を透過して前記光導波層に取り込まれる。そして、この光導波層において、導波モードが励起されると、前記光入射面における反射光が大きく減衰する。導波モードが励起される入射角は、ＳＰＲの共鳴角と同様に、センサ面上の媒質の屈折率に応じて変化する。この反射角の減衰を検出することにより、前記センサ面上の化学反応が測定される。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】ＳＰＲ測定装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】センサユニットの概略構成を示す分解斜視図である。
【図３】１つのセンサセルを抜き出して説明する説明図である。
【図４】固定機の構成を概略的に示す斜視図である。
【図５】測定機の構成を概略的に示す斜視図である。
【図６】データ解析機の構成を概略的に示すブロック図である。
【図７】ＳＰＲ測定方法の説明図である。
【図８】センサユニットの識別方法を示すフローチャートである。
【図９】ファンビーム光源を概略的に説明する説明図である。
【符号の説明】
【００８６】
２  ＳＰＲ測定装置（全反射減衰を利用した測定装置）
４  固定機
６  測定機
８  データ解析機
１２  センサユニット
１３  金属膜（薄膜層）
１４  プリズム（誘電体ブロック）
１８  バーコード（識別符号）
３２  照明部
３３  検出器（検出手段）
３４  光源
９９  デコーダ（情報復号手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006189397.tif 000010
【図８】
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【図９】
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